Dalam dunia teknik elektro, Solid State Relay (SSR) merupakan revolusi efisiensi dan inovasi. SSR, dengan keunggulan signifikan atas relay elektromagnetik konvensional, menjadi komponen kunci dalam berbagai aplikasi elektronik, dari industri hingga perangkat konsumen.
Menggabungkan prinsip kerja canggih dengan keandalan tinggi, SSR menawarkan solusi optimal dalam pengendalian arus listrik. Dengan kelebihan seperti respons cepat dan umur pakai yang lebih panjang, SSR terus mendefinisikan standar baru dalam teknologi pengendalian elektronik.
Daftar Isi
Pengertian SSR
SSR adalah sebuah komponen saklar elektronik berbahan semikonduktor yang tidak mempunyai bagian yang bergerak. SSR berfungsi untuk mengendalikan pengalihan arus serta tegangan listrik.
SSR kerap disamakan dengan relay elektromagnetik karena kemiripan fungsinya. Tetapi ada perbedaan di antara keduanya. Perbedaan SSR dan relay elektromagnetik adalah seperti SSR yang lebih banyak digunakan.
Karena dinilai lebih modern dengan performanya yang lebih baik dan cara penggunaannya yang lebih mudah. Selain itu, SSR memiliki beragam kelebihan yang membuatnya banyak diaplikasikan pada peralatan atau mesin.
SSR diterapkan dalam mesin CNC, perangkat otomasi pada industri, peralatan medis, sistem remote control, sistem keamanan, industri kimia dan sebagainya. Sementara itu, simbol SSR dapat dilihat dari skema atau gambar SSR. Contoh SSR yang dijual di pasaran dan termasuk populer adalah SSR omron.
Fungsi SSR
Ada beberapa fungsi dari SSR sebagai komponen pada perangkat elektronik. Fungsi SSR adalah sebagai berikut:
1. Menggantikan Relay Mekanis
Menggantikan relay mekanis yang bekerja secara konvensional adalah fungsi utama SSR. Tanpa adanya komponen dan atau kontak secara mekais, SSR mampu bekerja dengan menekan resiko kerusakan karena getaran, guncangan, aus atau pun tertekan.
2. Mengendalikan Arus
Mengendalikan arus dari yang rendah sampai tinggi juga menjadi fungsi dari SSR. SSR fungsinya mengendalikan pemanasan, motor listrik, pencahayaan dan sebagainya, pada perangkat elektronik yang butuh komponen untuk mengendalikan arus secara akurat.
3. Relai Isolasi Optik
Relai isolasi optik adalah fungsi selanjutnya dari SSR. SSR memanfaatkan teknologi isolasi optik untuk memisahkan input kontrol dan output daya.
4. Kontrol Beban Tunggal atau Tiga Phase
Kontrol beban tunggal maupun tiga phase juga dapat dikendalikan oleh SSR, khususnya pada industri.
Cara Kerja SSR
Selanjutnya, untuk prinsip kerja SSR (Solid State Relay) itu sendiri mengandalkan bahan semikonduktor dalam mengendalikan arus listrik. Seperti misalnya opto-triac, transistor maupun thyristor. Cara kerja SSR dapat dipahami melalui tahapan-tahapan berikut.
1. Input kontrol
Input kontrol menjadi pintu pertama dari proses. Di mana SSR akan menerima sinyal-sinyal kontrol yang berasal dari perangkat kontrol atau pengendali. Baik saklar manual, mikrokontroler atau pun Programmable Logic Controller.
Sinyal kontrol tersebut mempunyai tegangan DC yang rendah. Yaitu sekitar 3-32 VDC saja.
2. Opto-isolasi
Opto-isolasi adalah proses input kontrol yang terisolasi galvanis dari output daya yang menggunakan komponen dengan opto-isolasi, contohnya opto-kopler. Hal tersebut dapat melindungi perangkat kontrol dari resiko lonjakan tegangan maupun gangguan listrik lainnya.
3. Aktivasi komponen semikonduktor
Aktivasi komponen semikonduktor setelah mendapat sinyal kontrol. Ketika yang digunakan adalah opto-triac, maka komponen itulah yang akan mengaktifkan sinyal kontrol. Sehingga arus dapat mengalir melewati jalur semikonduktor. Sinyal kontrol mengaktifkan LED pada SSR. Cahaya yang timbul akan memicu foto-triac (fotodioda) dan menghasilkan sinyal listrik untuk mengaktifkan komponen semikonduktor.
4. Penyambungan atau pemutusan arus
Penyambungan atau pemutusan arus oleh SSR dapat dilakukan hanya jika komponen semikonduktor sudah aktif. Proses tersebut dapat terjadi tanpa memerlukan kontak mekanis bergerak layaknya relay elektromagnetik.
5. Penghentian arus kontrol
Penghentian arus kontrol terjadi karena komponen semikonduktor dinonaktifkan, yang disebabkan oleh sinyal kontrol yang terhenti. Artinya, jika sinyal kontrol dihentikan, LED akan mati, semikonduktor posisinya non-konduktif serta terputusnya aliran listrik menuju beban.
Jenis Solid State Relay
Jenis solid state relay umumnya dilihat berdasarkan metode isolasinya. Metode tersebut adalah pemisahan listrik antara bagian input maupun output pada perangkat. Jenis solid state relay (SSR) adalah sebagai berikut.
1. Photo Coupled SSR
Photo coupled SSR adalah jenis yang mampu sampai pada perbedaan tegangan isolasi sangat tinggi. Pada isolasi optik pada jenis ini, proses pemisahan bagian input dan output-nya menggunakan LED infrared dan fototransistor. Cahaya infrared dipancarkan oleh LED dan membuat fototransistor menjadi aktif.
2. Transformer Isolated SSR
Transformer isolated SSR adalah jenis yang biasanya diaplikasikan ke industri yang melibatkan arus dan tegangannya yang tinggi. Proses pemisahan sisi input dan output-nya memanfaatkan transformator.
Di situlah isolasi dengan frekuensi yang tinggi dilakukan secara elektrik. Transformer isolated SSR sangat cocok untuk kondisi dengan tingkat perlindungan yang relatif tinggi.
3. Reed Isolated SSR
Reed isolated SSR adalah jenis SSR yang menggunakan elemen isolasi berupa saklar buluh atau reed. Reed yang bersifat kedap udara dan mejadi perangkat pengalih tersebut, dapat aktif karena medan magnet pada kumparan eksternal.
4. Hybrid SSR
Hybrid SSR adalah jenis yang menggunakan 2 atau lebih teknologi isolasi. Hybrid SSR terdiri dari saklar elektromagnetik pada sisi input dan output. Saklar elektromagnetik tersebut sebagai pengalih arus, yang disambungkan paralel ke bagian elektromagnetik. Pada jenis hybrid ini, memanfaatkan kelebihan relay elektromekanik dan switching state solid sehingga kinerjanya lebih optimal.
Kelebihan Penggunaan SSR
Seperti yang sudah dikatakan bahwa SSR lebih banyak pengaplikasiannya pada perangkat elektronik, dibandingkan dengan relay eletromagnetik. SSR dimanfaatkan pada pengendalian industri, sistem otomatisasi, kendali suhu, hingga elektronika konsumen.
Hal tersebut karena berbagai kelebihan yang dimiliki SSR. Keuntungan penggunaan SSR di antaranya adalah:
1. Ketahanan terhadap gangguan elektromagnetik
Ketahanan terhadap gangguan elektromagnetik SSR sudah teruji. Tidak ada kontak mekanis atau pun percikan-percikan yang ditimbulkan selama SSR bekerja. Sehingga ketahanannya terhadap gangguan elektromagnetik lebih baik. Atau dapat dikatakan SSR mempunyai sensitivitas yang rendah terhadap gangguan elektromagnetik.
2. Waktu responnya yang cepat
Respon komponen SSR sangat cepat yaitu dalam milidetik saja. Karena itulah SSR banyak digunakan untuk otomatisasi industri. SSR mampu mengendalikan lebih cepat atau pun tepat waktu. Yaitu pada sistem yang instan dalam proses penyambungan atau pemutusan arus.
3. Umur pakai lebih panjang
Umur pemakaian atau daya tahan lebih lama pada SSR karena tidak memiliki bagian yang bergerak. Sehingga menekan biaya untuk pemeliharaan maupun penggantian komponen.
- Tingkat keandalan lebih tinggi dari relay elektromagnetik
- Reliabilitas tinggi
- Ukurannya lebih kecil dari relay elektromagnetik
- Kecepatan switching yang lebih baik daripada relay elektromagnetik
- Kemampuan anti-interferensi kuat
- Sedikit atau bahkan hampir tidak ada polusi udara atau kebisingan. Karena tidak ada kontak langsung dengan bagian-bagian yang bergerak
- Resistansi output memiliki nilai yang konstan, meskipun sudah dipakai beberapa kali
Kekurangan Penggunaan SSR
Akan tetapi, di balik keuntungan penggunaannya, SSR juga muncul dengan beberapa kekurangan yang tak luput dari pertimbangan sebelum memilihnya. Kekurangan penggunaan SSR di antaranya adalah:
- Biaya operasional SSR relatif lebih tinggi dibandingkan relay elektromagnetik yang konvensional.
- SSR berpotensi mengalami kerusakan karena kebocoran atau pun lonjakan arus listrik.
- SSR memiliki ketahanan yang kurang baik dalam menghadapi kelembapan yang tinggi maupun suhu yang ekstrim.
- Panas yang dihasilkan dari komponen semikonduktor harus ditangani baik untuk mencegah berbagai hal yang tidak diinginkan terjadi.
- SSR memiliki karakter tegangan-arus yang non linier.
- Tidak jarang output SSR bersifat sensitif terhadap polaritas.
Penutup
Solid State Relay (SSR) telah terbukti sebagai komponen kunci dalam dunia elektronik modern. Fungsinya sebagai alternatif yang lebih efisien, cepat, dan andal dibandingkan relay elektromagnetik konvensional membuat SSR menjadi pilihan utama dalam berbagai aplikasi, mulai dari industri hingga elektronika konsumen.
Meskipun ada beberapa kekurangan, seperti biaya operasional yang lebih tinggi dan sensitivitas terhadap kondisi lingkungan tertentu, kelebihan yang dimilikinya jauh mengungguli.
Dengan kemampuan untuk menghadirkan kinerja yang stabil, responsif, dan minim gangguan, SSR tidak hanya mendefinisikan ulang efisiensi dalam pengendalian arus listrik, tapi juga membuka jalan bagi inovasi baru dalam teknologi otomatisasi dan kontrol.
Seiring dengan kemajuan teknologi, kita dapat mengharapkan evolusi lebih lanjut dari SSR, semakin meningkatkan efisiensi dan keandalan dalam berbagai aplikasi elektronik.